NO122678B

NO122678B -

Info

Publication number: NO122678B
Application number: NO163415A
Authority: NO
Inventors: G Borsini; F Visani; L Lodi; Magagnin L Ciligot
Original assignee: Montedison Spa
Priority date: 1965-06-14
Filing date: 1966-06-13
Publication date: 1971-07-26
Also published as: DK114930B; GB1146717A; CH465239A; NL6608231A; LU51305A1; ES328362A1; BE682528A; SE339996B; US3546192A; IL25916A; DE1645354A1

Description

Elektrolytisk celle for fremstilling av metallisk titan. Electrolytic cell for the production of metallic titanium.

Oppfinnelsen angår en elektrolyser-ingsinnretning som kan anvendes som The invention relates to an electrolysis device which can be used as

diafragma eller som en kombinert avsetningskatode og diafragma når metallisk titan utfelles elektrolytisk fra et smeltet saltbad. . Ved elektrolytisk utfelning av metallisk titan ved elektrolyse av titanholdig materiale som befinner seg i et smeltet diaphragm or as a combined deposition cathode and diaphragm when metallic titanium is electrodeposited from a molten salt bath. . By electrolytic precipitation of metallic titanium by electrolysis of titanium-containing material that is in a molten

saltbad har det som regel vist seg vanske-lig å få en titanmetallutfelning på katoden i en slik form at utfelningen henger tilstrekkelig fast ved katoden til at det utfelte titan kan utvinnes derved at katoden tas ut av cellen. Det samme gjelder om man anvender et metallgitter på hvilket det bygges opp en titanutfelning, med det salt bath, it has generally proved difficult to get a titanium metal deposit on the cathode in such a form that the deposit hangs sufficiently on the cathode so that the precipitated titanium can be recovered by removing the cathode from the cell. The same applies if you use a metal grid on which a titanium deposit is built up, with it

formål å danne et titanmetalldiafragma som kan anvendes til å opprettholde ad-skilte anolytt- og katolyttrom i cellen. purpose of forming a titanium metal diaphragm which can be used to maintain separate anolyte and catholyte compartments in the cell.

Norsk patent nr. 89 566 beskriver en Norwegian patent no. 89 566 describes one

elektrolytisk celle for fremstilling av metallisk titan ved elektrolyse av et smeltet saltbad. Cellen er forsynt med en karlig-nende katodekurv som er åpen oppover, og som er forbundet med katoderøret gj ennom electrolytic cell for the production of metallic titanium by electrolysis of a molten salt bath. The cell is provided with a vessel-like cathode basket which is open upwards, and which is connected to the cathode tube through

hvilket titantetraklorid innføres i cellen. Katodekurven er fullstendig neddyppet i det smeltede saltbad og bunnen og sidene på katodekurven er formet med åpninger eller hull gjennom hvilke det smeltede saltbad fritt kan passere. Det norske patent nr. 93562 beskriver også en elektrolytisk celle for fremstilling av titan ved elektrolyse av et smeltet saltbad. Cellen er forsynt which titanium tetrachloride is introduced into the cell. The cathode curve is completely immersed in the molten salt bath and the bottom and sides of the cathode curve are formed with openings or holes through which the molten salt bath can freely pass. The Norwegian patent no. 93562 also describes an electrolytic cell for the production of titanium by electrolysis of a molten salt bath. The cell is provided

med én sylindrisk katode som er totalt with one cylindrical cathode which is total

neddyppet i det smeltede saltbad, således at det er forholdsvis fri kommunikasjon mellom den del av badet som befinner seg på utsiden av den sylindriske katode og den del av badet som befinner seg inne i den sylindriske katode. immersed in the molten salt bath, so that there is relatively free communication between the part of the bath which is on the outside of the cylindrical cathode and the part of the bath which is inside the cylindrical cathode.

Ansøkerne har funnet at en viss me-kanisk konstruksjon kan anvendes både som diafragma av skjermtype, og som en kombinasjon av et slikt skjermtypedia-fragma og en avsetningskatode fordi innretningen kan skaffe en god sammenheng mellom denne og det elektrolyttisk utfelte titan. Elektrolyseringsinnretningen i henhold til oppfinnelsen omfatter en beholder med åpen topp som er sammensatt vesentlig av en ugjennomtrengelig bunn og sidevegger formet av ugjennomtrengelige seksjoner og minst en gj ennomtrengelig seksjon, hvor hver gjennomtrengelig beholderseksjon er begrenset av ugjennomtrengelige seksjoner, slik at fluidumkommunika-sjon mellom partier av det smeltede saltbad inne i og utenfor beholderen bare kan foregå gjennom en nettlignende gjennomtrengelig beholderseksjon, og åpningene i den nettlignende del er tilstrekkelig små til at elektroutfelt titan kan slå bro over disse. Ved hjelp av dette arrangement oppnås det fluidumkommunikasj on mellom partier av det smeltede saltbad inne i og utenfor beholderen bare gjennom en gjennomtrengelig del av beholderen når innretningen blir dyppet slik ned i badet at badmateriale ikke kan strømme over be-holderens overkant. The applicants have found that a certain mechanical construction can be used both as a screen-type diaphragm, and as a combination of such a screen-type diaphragm and a deposition cathode because the device can provide a good connection between this and the electrolytically deposited titanium. The electrolysis device according to the invention comprises a container with an open top which is composed essentially of an impermeable bottom and side walls formed by impermeable sections and at least one impermeable section, where each permeable container section is limited by impermeable sections, so that fluid communication between parts of the molten salt bath inside and outside the container can only pass through a mesh-like permeable container section, and the openings in the mesh-like section are sufficiently small that electrodeposited titanium can bridge these. By means of this arrangement, fluid communication is achieved between parts of the molten salt bath inside and outside the container only through a permeable part of the container when the device is dipped into the bath in such a way that bath material cannot flow over the upper edge of the container.

Oppfinnelsen blir nærmere forklart i den følgende beskrivelse under henvisning til tegningene, hvor: Fig. 1 er et grunnriss av innretningen. Fig. 2 er et sideoppriss av samme. Fig. 3 er et sideoppriss av en modifika-sjon av innretningen i henhold til oppfinnelsen, og The invention is explained in more detail in the following description with reference to the drawings, where: Fig. 1 is a ground plan of the device. Fig. 2 is a side elevation of the same. Fig. 3 is a side elevation of a modification of the device according to the invention, and

fig. 4 viser et snitt hvor innretningen er plasert i en elektrolysecelle i hvilken innretningen anvendes som kombinert diafragma og avsetningskatode. fig. 4 shows a section where the device is placed in an electrolysis cell in which the device is used as a combined diaphragm and deposition cathode.

Fig. 1 og 2 viser sidevegger 5 som er fluidumtett forbundet med en ugjennomtrengelig bunn 6. Denne fluidumtette forbindelse kan være oppnådd enten ved at det nedre parti av sideveggene og bunnen er utført i ett stykke, eller ved at veggene er blitt forenet ved sveising, eller på annen måte. Sideveggene 5 består av minst ett gjennomtrengelig parti 7, og minst to ugjennomtrengelige partier 8a og 8b. Disse seksjoner av sideveggene er slik anordnet at den gjennomtrengelige seksjon avgren-ses av de ugjennomtrengelige seksjoner 8a og 8b. Den viste sidevegg 5 består bare av disse tre seksjoner, men den kan også bestå av to eller flere gjennomtrengelige seksjoner 7 og 7b, som er avgrenset av ugjennomtrengelige seksjoner 8a, 8b og 8c, slik som vist i fig. 2. I stedet for å være sylindrisk kan beholderen naturligvis ha form av en halvkule eller liknende. Uansett antallet av gjennomtrengelige og ugjennomtrengelige seksjoner, og uansett disses geometriske form, blir den oventil åpne beholder understøttet i et smeltet saltbad inne i en elektrolysecelle ved hjelp av en bærestav 9, som er festet til et hvilket som helst passende parti av beholderen, f. eks. til sideveggen 5. Bærestaven 9 danner også en elektrisk forbindelse fra en ytre strøm-kilde til innretningens sidevegg. Fig. 1 and 2 show side walls 5 which are fluid-tightly connected to an impermeable bottom 6. This fluid-tight connection can be achieved either by the lower part of the side walls and the bottom being made in one piece, or by the walls being united by welding, or otherwise. The side walls 5 consist of at least one permeable part 7, and at least two impermeable parts 8a and 8b. These sections of the side walls are arranged so that the permeable section is delimited by the impermeable sections 8a and 8b. The side wall 5 shown only consists of these three sections, but it can also consist of two or more permeable sections 7 and 7b, which are delimited by impermeable sections 8a, 8b and 8c, as shown in fig. 2. Instead of being cylindrical, the container can of course have the shape of a hemisphere or similar. Regardless of the number of permeable and impermeable sections, and regardless of their geometric shape, the open-top container is supported in a molten salt bath inside an electrolysis cell by means of a support rod 9, which is attached to any suitable part of the container, e.g. e.g. to the side wall 5. The support rod 9 also forms an electrical connection from an external current source to the device's side wall.

Den gjennomtrengelige del av elektrolyseinnretningen i henhold til oppfinnelsen består fortrinnsvis, omenn ikke nødven-digvis, av et trådnett. Størrelsen av åpningene i trådnettet kan variere betydelig, alt etter antallet av lag av nett og disses maskestørrelse, men den resulterende konstruksjon skal ha en gjennomtrengelig seksjon som har meget fine og fortrinnsvis labyrintiske åpninger. Eksempelvis har det vist seg at et dobbelt lag av såkalt Dutch weave screen, som har 14 masker pr. 2,54 cm i en retning og 120 masker pr. 2,54 cm i den annen retning, gir en meget effektiv sidevegg Men også et enkelt lag av denne skjerm kan anvendes med godt resultat. Det kan også anvendes andre typer av skjermer, som har andre åpnings-typer og andre perforeringstyper. Således er en kypemasket skjerm effektiv, og også et kalandert trådfilterklede, som er sammensatt av XXD400 nikkeltråd (som selges av Multimetal Wire Cloth Co. under handelsbetegnelsen «Multi-Braid»), en kombinasjon av to perforerte plater som er sveiset sammen slik at deres perforeringer ikke stemmer over ens således at væske-strømningen blir begrenset til platemellom-rommet et produkt som for tiden fremstilles og selges av det samme selskap under varemerkebetegnelsen «Neva Clog»), samt sintrede produkter som fremstilles ved vanlig pulvermetallurgisk teknikk. Det eneste vesentlige krav til den gjennomtrengelige del av sideveggene i elektrolyseinnretningen er den at åpningene skal være tilstrekkelig små til at det over disse bygges opp en utfelning av metallisk titan ved elektrolyttisk utfelning i et smeltet saltbad. The permeable part of the electrolysis device according to the invention preferably, although not necessarily, consists of a wire mesh. The size of the openings in the wire mesh can vary considerably, depending on the number of layers of mesh and their mesh size, but the resulting construction should have a permeable section that has very fine and preferably labyrinthine openings. For example, it has been shown that a double layer of so-called Dutch weave screen, which has 14 stitches per 2.54 cm in one direction and 120 stitches per 2.54 cm in the other direction, provides a very effective side wall But also a single layer of this screen can be used with good results. Other types of screens can also be used, which have other opening types and other perforation types. Thus, a mesh mesh screen is effective, and also a calendered wire filter cloth, which is composed of XXD400 nickel wire (sold by Multimetal Wire Cloth Co. under the trade name "Multi-Braid"), a combination of two perforated plates welded together so that their perforations do not match so that the liquid flow is limited to the space between the plates (a product currently produced and sold by the same company under the trademark name "Neva Clog"), as well as sintered products produced by ordinary powder metallurgical techniques. The only essential requirement for the permeable part of the side walls in the electrolysis device is that the openings must be sufficiently small for a deposit of metallic titanium to build up above them by electrolytic precipitation in a molten salt bath.

En sidevegg som består av en gjennomtrengelig seksjon som er avgrenset av to ikke gjennomtrengelige seksjoner kan lett fremstilles ved å sveise kantene av en strimmel av skj ermmateriale til kantene av nabostrimler av ikke gjennomtrengelig materiale. På den annen side har opp-finnerne, som vist i fig. 3, konstruert en helt brukbar innretning ved å benytte en sylindrisk sidevegg 5, som består av plate-materiale i hvilket det er stanset ut store åpninger 10 og til hvis innerside er festet en foring av skj ermmateriale 11 av den foran nevnte art. Som det lett forstås kan man anvende mange andre geometriske variasjoner; det viktige er at den gjennomtrengelige seksjon omgis på alle sider av ikke gjennomtrengelige seksjoner, slik at når saltbadet ikke flyter over over-kanten av sideveggene, kan fluidumkom-munikasjon mellom partier av saltbadet innenfor og utenfor sideveggene bare skje gjennom innretningens gjennomtrengelige seksjoner. A side wall consisting of a permeable section bounded by two impermeable sections can easily be made by welding the edges of a strip of screen material to the edges of neighboring strips of impermeable material. On the other hand, the inventors, as shown in fig. 3, constructed a completely usable device by using a cylindrical side wall 5, which consists of plate material in which large openings 10 have been punched out and to the inner side of which a lining of screen material 11 of the aforementioned kind is attached. As will be readily understood, many other geometric variations can be used; the important thing is that the permeable section is surrounded on all sides by impermeable sections, so that when the salt bath does not flow over the upper edge of the side walls, fluid communication between parts of the salt bath inside and outside the side walls can only take place through the device's permeable sections.

Elektrolyseinnretningen i henhold til oppfinnelsen kan bestå av et hvilket som helst elektrisk ledende materiale som mot-står angrep fra bestanddelene av det smeltede saltbad, som inneholder de normale elektrolyseprodukter. Som materiale kan det anvendes f. eks. nikkel, legeringer på nikkelbasis, molybden bløtt stål og jern. Alle disse materialer er forholdsvis korro-sj onsmotstandsdyktige under de forhold som opptrer ved elektrolysen, og forurenser ikke badet i noen betydelig grad. The electrolysis device according to the invention can consist of any electrically conductive material which resists attack from the components of the molten salt bath, which contains the normal electrolysis products. As a material, e.g. nickel, nickel-based alloys, molybdenum mild steel and iron. All these materials are relatively resistant to corrosion under the conditions that occur during electrolysis, and do not contaminate the bath to any significant extent.

Fig. 4 viser hvorledes innretningen i henhold til oppfinnelsen kan anvendes som kombinert diafragma og avsetningskatode. Her anvendes det en lukket celle 12 hvori det finnes et smeltet, saltbad 13, som elektrolyseinnretningen er nesten, men ikke helt, dyppet ned i. En hette 14 av kvarts rager ned innenfor elektrolyseinnretnin-gens sidevegg 5, og det nedre parti av hetten rekker ned i saltbadet. Hetten er festet til det nedre parti 15 av en grafittanode, som er utstyrt med hull 16 og et med ned-adragende anodeparti 17. Gjennom åpningene 16 kan det unnvike klor gass fra badets overflate inne i hetten 14 til et klorutløpsrør 18. Både røret 18 og bære-stangen 9 for elektrolyseinnretningen strekker seg opp gjennom cellens topp. Når elektrolyseforholdene er slike at metallisk titan utfelles elektrolyttisk på ytter-flaten av sideveggene 5, d. v. s. på overflaten av de vegger som befinner seg lengst fra anoden 17, utfelles titan som et ved-hengende lag på de ikke gjennomtrengelige seksjoner og danner en bro over de gjennomtrengelige deler av sideveggen. Bropartiet av titanavsetningen på yttersiden av de gjennomtrengelige seksjoner 7 og 7a er tilstrekkelig porøst til at det opprettholdes de elektrolysebetingelser som er nødvendige for at titanmetall skal bli avsatt på denne fjerne katodeoverflate. Fig. 4 shows how the device according to the invention can be used as a combined diaphragm and deposition cathode. Here, a closed cell 12 is used in which there is a molten salt bath 13, into which the electrolysis device is almost, but not completely, immersed. A cap 14 of quartz projects down inside the side wall 5 of the electrolysis device, and the lower part of the cap reaches into the salt bath. The cap is attached to the lower part 15 of a graphite anode, which is equipped with holes 16 and a downward-pulling anode part 17. Through the openings 16, chlorine gas can escape from the surface of the bath inside the cap 14 to a chlorine outlet pipe 18. Both the pipe 18 and the support rod 9 for the electrolysis device extends up through the top of the cell. When the electrolysis conditions are such that metallic titanium is electrolytically deposited on the outer surface of the side walls 5, i.e. on the surface of the walls furthest from the anode 17, titanium is deposited as an adherent layer on the impermeable sections and forms a bridge over the permeable parts of the side wall. The bridge portion of the titanium deposit on the outside of the permeable sections 7 and 7a is sufficiently porous to maintain the electrolytic conditions necessary for titanium metal to be deposited on this distant cathode surface.

De elektrolytiske betingelser som kre-ves for at titan skal utfelles på de fjer-neste overflater av cellekatoden, består i hovedsaken deri at det i badpartiet mellom anoden og den nærmeste katodeoverflate opprettholdes en titanionkonsentra-sjon som er tilstrekkelig lav til å utelukke utfelning av titan på den nærmeste katodeoverflate. Dette resultat oppnås i første rekke ved at det opprettholdes en forholdsvis stor strømtetthet mellom anoden og katoden, fortrinnsvis ved at det føres titanholdig etterfylningsmateriale bare til det smeltede saltbad nær ved den fjerne overflate av sideveggene 5. Når disse betingelser er blitt oppnådd flyter den elek-trolyser ende strøm gjennom hver av de gjennomtrengelige seksjoner av sideveggene i en bane som forløper mellom den fjerne side av sideveggene 5 og anoden 17, som befinner seg mellom sideveggene. Det er klart at de samme elektrolyseringsbe-tingelser kan oppnås hvis anoden plaseres utenfor sideveggene 5 av elektrolyseringsinnretningen, i hvilket tilfelle den fjerne overflate av avsetningselektroden (sidevegg 5) i forhold til anoden, omfatter in-nersiden av sideveggene 5. Uansett hvorvidt den «fjerne» overflate av elektrolyseringsinnretningen er inner- eller yt-terside av dens sidevegger, vil dannelsen av en utfelning av metalllisk titan på side-veggenes gjennomtrengelige parti nedsette størrelsen av åpningene i dette avsnitt så meget at det vil arbeide som et cellediafragma som kan opprettholde kommunikasjon mellom cellebadets anolytt- og katolyttpartier. The electrolytic conditions required for titanium to be precipitated on the furthest surfaces of the cell cathode mainly consist of maintaining a titanium ion concentration in the bath section between the anode and the nearest cathode surface that is sufficiently low to exclude precipitation of titanium on the nearest cathode surface. This result is achieved primarily by maintaining a relatively high current density between the anode and the cathode, preferably by feeding titanium-containing filler material only to the molten salt bath close to the far surface of the side walls 5. When these conditions have been achieved, the electric trolyses end current through each of the permeable sections of the side walls in a path extending between the far side of the side walls 5 and the anode 17, which is located between the side walls. It is clear that the same electrolysis conditions can be achieved if the anode is placed outside the side walls 5 of the electrolysis device, in which case the remote surface of the deposition electrode (side wall 5) in relation to the anode comprises the inside of the side walls 5. Regardless of whether the "remote » surface of the electrolyzer is inside or outside of its side walls, the formation of a deposit of metallic titanium on the permeable part of the side walls will reduce the size of the openings in this section so much that it will work as a cell diaphragm that can maintain communication between the anolyte and catholyte parts of the cell bath.

Det følgende spesifikke eksempel be-lyser oppfinnelsen. Elektrolyseinnretningen har en 26,7 cm høy sylindrisk sidevegg og har en diameter av 12,7 cm og to gjennomtrengelige seksjoner, som hver er 12,7 mm brede og har en innbyrdes avstand av 38,1 mm. De gjennomtrengelige seksjoner besto av et dobbelt lag av 14 x 120 maskers The following specific example illustrates the invention. The electrolyzer has a 26.7 cm high cylindrical side wall and has a diameter of 12.7 cm and two permeable sections, each 12.7 mm wide and spaced 38.1 mm apart. The permeable sections consisted of a double layer of 14 x 120 meshes

(pr. tomme) Dutch weave netting, som var (per inch) Dutch weave netting, which was

sveiset fast til yttersiden av naboflater av de ikke gjennomtrengelige seksjoner, som vist i fig. 1 og 2. I denne skjerm har «14-maskers»-trådene en diameter av 0,38 mm og «120-maskers»-trådene en diameter av 0,25 mm. Bærestaven hadde en diameter av 12,7 mm og var 76 cm lang, for at det kunne skaffes en katodeforbindelse oven-for toppen av cellen. Toppen av sideveggkonstruksjonen var åpen, men bunnen var lukket med en ugjennomtrengelig plate som var sveiset fast til de nedre endepartier av sideveggkonstruksjonen. Alle disse be-standdeler besto av nikkel eller nikkel-legering på nikkelbasis, og innretningen ble dyppet ned i et bad av smeltet salt i en elektrolysecelle, i et arrangement som vist i fig. 4. welded to the outside of adjacent surfaces of the impervious sections, as shown in fig. 1 and 2. In this screen, the "14-mesh" threads have a diameter of 0.38 mm and the "120-mesh" threads have a diameter of 0.25 mm. The support rod had a diameter of 12.7 mm and was 76 cm long, in order to provide a cathode connection above the top of the cell. The top of the sidewall structure was open, but the bottom was closed with an impermeable plate welded to the lower end portions of the sidewall structure. All these components consisted of nickel or a nickel-based nickel alloy, and the device was immersed in a bath of molten salt in an electrolytic cell, in an arrangement as shown in fig. 4.

Cellebadet besto av en eutektisk blan-ding av 5 mol-pst. natriumklorid, 40 mol-pst. kaliumklorid og 55 mol-pst. litium-klorid, og blandingens smeltepunkt skulle etter tidligere angivelser være 372° C, men The cell bath consisted of a eutectic mixture of 5 mole percent. sodium chloride, 40 mole percent. potassium chloride and 55 mole percent. lithium chloride, and the melting point of the mixture was supposed to be 372° C according to previous indications, but

det viste seg at den smeltet ved 345° C. it was found to melt at 345°C.

Dette bad ble opphetet til 650° C før cellen ble satt i drift. This bath was heated to 650° C before the cell was put into operation.

Celleelektrodene ble tilført en 50 am-peres likestrøm med ca. 4 volt spenning, mens en teoretisk 1-til-l tilførsel av TiCU i for hold til cellestrømmen (d. v. s. 1 g-mol TiCU pr. 4 Faraday) ble tilført cellen gjennom et innløp 19 (fig. 4) i ca. 6 timer, så det ble bygget opp en avsetning av titan-svamp på skjermen. Etter denne for-håndsbelegging av skjermen fulgte det en tilførsel i forholdet 2 til 1, hvor utfelning av titan praktisk talt opphørte og praktisk talt den hele strøm ble anvendt til å om-danne det tilførte TiCU til et titanklorid av lavere valens og klor. Dette øket grad-vis titankonsentrasjonen i smeiten til ca. 2,0 vekt-pst. av badet i løpet av ca. 21 timer. Ved slutten av denne oppbyggingsperiode The cell electrodes were supplied with a 50 amp direct current with approx. 4 volt voltage, while a theoretical 1-to-1 supply of TiCU in relation to the cell current (i.e. 1 g-mol TiCU per 4 Faraday) was supplied to the cell through an inlet 19 (Fig. 4) for approx. 6 hours, so a deposit of titanium sponge was built up on the screen. After this pre-coating of the screen, there followed a feed in the ratio of 2 to 1, where precipitation of titanium practically ceased and practically the entire stream was used to convert the fed TiCU into a titanium chloride of lower valence and chlorine. This gradually increased the titanium concentration in the forge to approx. 2.0 weight percent of the bathroom during approx. 21 hours. At the end of this build-up period

var spenningen som behøvdes for å ved- was the voltage required to

likeholde denne tilstand ca. 3,6 volt ved 50 amp. med en åpen strømkrets motelek-tromotorisk spenning på 2,5 volt. Den be- maintain this condition approx. 3.6 volts at 50 amps. with an open circuit motor electromotive voltage of 2.5 volts. The be-

regnede cellemotstand var da 0,026 ohm. calculated cell resistance was then 0.026 ohms.

For å ta ut titaninnholdet i cellebadet To remove the titanium content in the cell bath

ble så strømstyrken holdt på 50 amp. uten tilførsel av TiCLi. Dette ble fortsatt i 17 the amperage was then kept at 50 amps. without supply of TiCLi. This continued in the 17th

timer inntil man fikk en motelektro- hours until receiving a counter electro-

motorisk kraft på 3,4 volt, hvilket svarer til en endelig cellemotstand på 0,027 ohm. motor power of 3.4 volts, which corresponds to a final cell resistance of 0.027 ohms.

Smeiten ble deretter avkjølt tjl 450° C før The forge was then cooled to 450° C before

cellen ble åpnet for å ta ut produktet. the cell was opened to remove the product.

Argongass ble straks blåst over det varme Argon gas was immediately blown over the heat

produkt, for å avkjøle det hurtig og hindre at det ble oksydert Deretter ble hele kato- product, in order to cool it quickly and prevent it from being oxidized Then the whole catho-

den med utfelning på denne plasert i is- the one with precipitation on this placed in ice-

vann før man lutet ut det medførte salt og det utfelte titan ble behandlet videre. water before leaching out the entrained salt and the precipitated titanium was treated further.

Den endelige utfelning på katoden var The final deposition on the cathode was

opptil 5 cm tykk, med det meste av det grovkrystallinske produkt i de ytre 9,5 mm av avsetningen. De indre partier nærmere diafragmaet hadde et stort innhold av stivnede salter, samt noe krystallinsk titan av finere partikkelstørrelse. Utfelningen hadde god vedheng til de ugjennomtrenge- up to 5 cm thick, with most of the coarse crystalline product in the outer 9.5 mm of the deposit. The inner parts closer to the diaphragm had a large content of solidified salts, as well as some crystalline titanium of a finer particle size. The precipitate had good adhesion to the impermeable

lige deler og syntes å ikke henge ved de gjennomtrengelige deler. Man kunne ob- equal parts and did not seem to hang on the permeable parts. One could ob-

servere avsetning av metallisk titan inne i nettingen i de gjennomtrengelige seksjo- serve deposition of metallic titanium inside the mesh in the permeable sections

ner, hvilket antyder at titanmetallet hadde medvirket til de fine åpningers effektivitet med hensyn til å definere en diafragmastruktur. På cellens bunn fantes det praktisk talt ikke noe slam, og meget lite på bunnen av det indre av katode-konstruksjonen. Titanutbyttet, beregnet på tilført TiCU, var over 80 pst., hvorav ca. 70 pst. hadde en hårdhet av 40 Rock- ner, suggesting that the titanium metal had contributed to the fine apertures' effectiveness in defining a diaphragm structure. There was virtually no sludge on the bottom of the cell, and very little on the bottom of the interior of the cathode structure. The titanium yield, calculated on added TiCU, was over 80 per cent, of which approx. 70 percent had a hardness of 40 Rock-

well A. well A.

I det foranstående eksempel ble inn- In the preceding example, in-

retningen i henhold til oppfinnelsen an- the direction according to the invention an-

vendt både som cellediafragma og som avsetningselektrode, men det vil lett for- used both as a cell diaphragm and as a deposition electrode, but it will easily

stås at etter den første utfelning av me- it is stated that after the first precipitation of me-

tallisk titan på den fjerne overflate av innretningen kan innretningen anvendes utelukkende som et diafragma, som er pla- titanium on the far surface of the device, the device can be used exclusively as a diaphragm, which is pla-

sert mellom anoden og en mere fjernt be- between the anode and a more distant be-

liggende katodeoverflate Det skal også lying cathode surface It must also

nevnes at selv om anvendelsen av cellen er blitt beskrevet i forbindelse med om- mention that although the use of the cell has been described in connection with

dannelse av titantetraklorid til titanmetall, formation of titanium tetrachloride to titanium metal,

kan innretningen også anvendes for andre elektrolyttiske metoder til fremstilling av titanmetall fra andre titanholdige mate- the device can also be used for other electrolytic methods for the production of titanium metal from other titanium-containing materials

rialer, f eks. fra alkalifluotitanater, titan- rials, e.g. from alkali fluo titanates, titanium-

monoksyd og liknende. I alle disse tilfeller gir en utfelning av metallisk titan på den monoxide and the like. In all these cases, a precipitation of metallic titanium is produced on it

fjerne overflate av hver gjennomtrengelig seksjons sidevegger et meget effektivt diafragma, som holder anolytt- og kato-lyttpartiene av det smeltede saltbad atskilt, far surface of each permeable section sidewalls a highly effective diaphragm, which keeps the anolyte and catholyte portions of the molten salt bath separate,

om det deretter også funksjonerer som avsetningskatode avhenger av hvorvidt det i badet er anordnet en annen katodeflate bortenfor innretningens med titan belagte overflate. Uansett om innretningens benyt- whether it then also functions as a deposition cathode depends on whether another cathode surface is arranged in the bath beyond the device's titanium-coated surface. Regardless of whether the facility's use

tes bare som diafragma eller som kombi- can only be used as a diaphragm or as a combi-

nert diafragma og avsetningskatode, har det vist seg at utfellingen av metallisk titan adhererer fast til overflaten av det ugjennomtrengelige seksjoner av sideveg- ner diaphragm and deposition cathode, it has been shown that the precipitate of metallic titanium adheres firmly to the surface of the impermeable sections of sidewall

gene ved siden av hver gjennomtrengelig seksjon, slik at det dannes et fast underlag for en broliknende utfelning, som frem- next to each permeable section, so that a solid base is formed for a bridge-like deposit, which

kommer på overflaten av den mellom- comes on the surface of the inter-

liggende gjennomtrengelige seksjon. Føl- horizontal permeable section. feel-

gen er at det ikke opptrer noen betydelig svampdannelse i titanutfelningen, selv om avsetningen er mange centimeter tykk, og herved atskiller elektrolyseringsinnretnin- is that no significant sponging occurs in the titanium deposition, even if the deposit is many centimeters thick, and thereby separates the electrolysis equipment

i henhold til oppfinnelsen seg betydelig fra de før anvendte konstruksjoner Men til tross for denne titanutfelnings seighet er den tilstrekkelig porøs, uansett utfelnin- according to the invention differs significantly from the previously used constructions But despite the toughness of this titanium precipitation, it is sufficiently porous, regardless of the precipitation

gens tykkelse i vedkommende områder, til å muliggjøre den ønskede kommunikasjon mellom anolytt- og katolyttrommene i en celle som arbeider med smeltet saltbad. gen's thickness in the relevant areas, to enable the desired communication between the anolyte and catholyte chambers in a cell that works with a molten salt bath.

Claims

1 Electrolytic cell for the production of metallic titanium by electrolysis of a titanium chloride contained in a molten halogen

id salt bath, where the cell is provided with an anode in contact with the molten salt bath and with a cathode which is also in contact with the bath, characterized by a combined diaphragm and deposition cathode electrically connected to the electronegative part of the cell which is suspended in the cell and is partially immersed in the molten salt bath, so as to prevent the bath from flowing over the top of the vessel, the combined diaphragm and deposition cathode consisting of a vessel which is open upwards and which is composed essentially of an impermeable bottom and side walls formed of impermeable parts and at least one permeable net-like part, where everything is formed of electrically conductive material, and each permeable part of the vessel is surrounded by impermeable parts, so that liquid communication between the parts of the molten salt bath which are separated only by the walls in the vessel is only possible through a net-like permeable part, and the openings in the net-like part are sufficiently small to a t electrodeposited titanium can bridge these.

2. Electrolytic cell according to claim 1, characterized in that the permeable part of the electrolysis device is formed by a wire mesh with double thickness.